KR20010052085A - Magnetic tap changer - Google Patents
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Abstract
고전압 조정을 위한 유도 제어 전압 조정기는 고전압 권선 및 저전압 권선(3, 15)에 의하여 감싸인 하나 이상의 자속 경로 또는 레그(2)를 가진 코어를 기초로한 자기 회로를 포함한다. 레그(2)는 적어도 두 개의 브랜치(2A, 2B)로 분할되며, 상기 브랜치중 적어도 하나(2B)는 교정가능한 투자율 존(5)을 가진 조정 장치를 가진다. 투자율 교정은 공기갭으로서 형성된 존(5)에 대하여 가동되는 자기 로드(4)에 의하여 이루어진다. 상기와 같은 교정을 위한 다른 실시예는 레그 브랜치를 통과하는 자속을 조절하는 조정기 권선의 이용을 포함한다. 보상 권선이 교정가능한 투자율 존(5)을 포함하는 레그 브랜치(2B) 주위에 배치될 수 있다. 보상 권선은 캐패시터 수단과 직렬로 연결된다. 적어도 하나의 권선은 내부 반도체, 절연체 및 외부 반도체에 의하여 감싸인 도체를 포함하는 고전압 게이블에 의하여 감긴다.Induction control voltage regulators for high voltage regulation include a magnetic circuit based core having one or more flux paths or legs 2 surrounded by high voltage windings and low voltage windings 3, 15. The leg 2 is divided into at least two branches 2A and 2B, at least one of which branches 2B has an adjustment device with a calibrated permeability zone 5. Permeability correction is made by a magnetic rod 4 which is actuated with respect to the zone 5 formed as an air gap. Another embodiment for such calibration involves the use of regulator windings to adjust the magnetic flux through the leg branches. A compensating winding can be arranged around the leg branch 2B which includes the correctable permeability zone 5. The compensation winding is connected in series with the capacitor means. At least one winding is wound by a high voltage gable comprising a conductor wrapped by an internal semiconductor, an insulator and an external semiconductor.
Description
저전압 범위의 통상적인 유도 제어 전압 조정기는 서로에 대하여 회전 또는 시프트되는 코일을 가진 인덕터를 이용하여 배열되는데, 이는 아이.엘. 라 코어 및 케이.프레이-한센, "회전트렌스포머 및 트러스트 트랜스포머, 교류 기술 제 2권, 트랜스포머" 줄리어스 스프링거 출판사, 베를린, 독일 1936년, 568-598쪽에 개시되어 있다. 또한, 상기 유도 제어는 합리적인 비용으로는 고전압에 적용될 수 없다. 절연 구조는 엄격한 설계 제한을 가진다.Conventional induction control voltage regulators in the low voltage range are arranged using inductors having coils that are rotated or shifted relative to one another. La Core and K. Frey-Hahnsen, "Rotating Transformers and Trust Transformers, Exchange Technology Vol. 2, Transformers", Julius Springer Press, Berlin, Germany, 1936, pp. 568-598. Also, the induction control cannot be applied to high voltage at a reasonable cost. Insulation construction has strict design limitations.
다른 기술이 US-A-4 206 434에 공지되어 있는데, 여기서 유도 제어 전압 조정기의 다른 레그 사이의 자속은 가변 DC자화에 의하여 재분배되는 것으로 설명된다. 이를 위하여 가변 DC 소스가 요구된다.Another technique is known from US-A-4 206 434, where the magnetic flux between different legs of the induction control voltage regulator is described as redistributed by variable DC magnetization. This requires a variable DC source.
따라서, 고전압 제어는 대부분 변압기 철 코어의 하나 이상의 레그 상에 감긴 하나 이상의 권선을 포함하는 변압기로 만들어진다. 권선은 변압기로부터 상이한 전압 레벨을 공급할 수 있는 탭을 포함한다. 전압 중계 선로에 이용되는 전술한 현재의 전력 변압기 및 배전 변압기는 전압 조정을 위한 탭 전환기를 포함한다. 이들은 콘택사이의 방전 때문에 기계적으로 마모되거나 전기물리적으로 부식된다. 조정은 단계적으로만 가능하다. 따라서, 단계적인 전압 조정 및 가동 콘택이 여러 탭과 접속하기 위하여 요구된다.Thus, high voltage control is mostly made of a transformer that includes one or more windings wound on one or more legs of the transformer iron core. The winding includes a tab that can supply different voltage levels from the transformer. The above-described current power transformers and distribution transformers used in voltage relay lines include a tap changer for voltage regulation. They are either mechanically worn or electrophysically corroded due to the discharge between the contacts. Adjustment is only possible in stages. Thus, stepwise voltage regulation and actuation contacts are required to make contact with the various taps.
본 발명은 유도 제어 전압 조정기, 특히 청구항 제 1항에 정의된 바와 같이 변압기 또는 리액터 수단에 의한 인덕턴스 조정에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제 10항에 정의된 바와 같이 유도 제어 전압 조정기에 이용되는 조정기 권선 및 청구항 제 13항에 정의된 바와 같이 전기 선로에서의 전압 제어 또는 기계 설비에서의 무효 전력 제어를 위한 방법에 관한 것이다.The invention relates to inductance adjustment by an induction control voltage regulator, in particular by means of a transformer or reactor means as defined in claim 1. The invention also relates to a regulator winding for use in an inductively controlled voltage regulator as defined in claim 10 and a method for voltage control in an electrical line or reactive power control in a mechanical installation as defined in claim 13. It is about.
도 1은 본 발명에 따른 변압기 코어의 일부에 대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a portion of a transformer core according to the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부분적으로 단면이 도시된 변압기 코어의 일부를 도시한다.2 shows a portion of a transformer core, partially shown in cross section, in accordance with one embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도 2와 유사한 도면이다.3 is a view similar to FIG. 2 showing another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 조정 권선에 이용되는 고전압 케이블의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a high voltage cable used in the regulating winding according to the invention.
종래 전압 조정에 있어서의 단점은 본 발명에 따른 유도 제어 전압 조정기에 의하여 극복된다. 본 발명의 특징중 하나는 고전압 및 저전압 권선에 의하여 감싸인 자기 회로의 짧은 자속 경로 또는 레그 길이는 적어도 두 개의 브랜치로 분할되며, 적어도 하나의 브랜치는 교정가능한 투자율 존을 가진 조정 장치를 포함한다는 것이다.The disadvantages of conventional voltage regulation are overcome by the induction control voltage regulator according to the present invention. One of the features of the present invention is that the short magnetic flux path or leg length of the magnetic circuit wrapped by the high voltage and low voltage windings is divided into at least two branches, the at least one branch comprising an adjustment device having a calibrated permeability zone. .
본 발명의 조정기의 바람직한 실시예는 코어 자속을 모두 포함하기 위하여 넓게 감긴 고전압 권선을 가진다. 조정기의 저전압 권선은 적어도 두 개의 권선 부분으로 분할되는데, 하나의 권선 부분은 대부분의 턴을 포함하며 고전압 권선내부에 감긴다. 약간의 턴을 포함하는 다른 권선 부분은 교정가능한 투자율 존을 가진 적어도 하나의 레그 브랜치 주위에 감긴다. 레그 브랜치의 턴 수는 요구되는 전압 조정 범위에 따른다.A preferred embodiment of the regulator of the present invention has a high voltage winding wound wide to include all of the core magnetic flux. The low voltage winding of the regulator is divided into at least two winding parts, one winding part comprising most of the turns and wound inside the high voltage winding. Another winding portion comprising a few turns is wound around at least one leg branch with a calibrated permeability zone. The number of turns of the leg branch depends on the required voltage regulation range.
상이한 레그 브랜치사이에 필요한 자속 분할은 상이한 레그 브랜치의 자기 저항율을 변경시킴으로써 이루어지며, 이는 교정가능한 투자율 존에 의하여 구현된다. 다른 실시예가 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 가장 바람직한 실시예는 공기갭으로서 형성된 존에 대하여 이동가능한 자기 로드 또는 상기 존을 포함하는 레그 브랜치에 횡단 경로를 형성하는 분리된 자기 코어에 감긴 조정기 권선을 포함하는 것이다. 조정기 권선에는 레그 브랜치를 통과하는 자속에 영향을 주는 제어 전압에 공급된다.The required flux splitting between the different leg branches is achieved by changing the magnetoresistance of the different leg branches, which is realized by the correctable permeability zone. Other embodiments are possible within the scope of the invention. The most preferred embodiment is to include a regulator rod wound around a magnetic rod that is movable relative to a zone formed as an air gap or a separate magnetic core that forms a transverse path in a leg branch comprising the zone. The regulator winding is supplied with a control voltage that affects the magnetic flux through the leg branch.
공기갭에서의 높은 자기 저항율은 상기 존의 영역을 감싸며 별도의 폐쇄 회로로서 캐패시터와 직렬로 연결되는 보상 권선에 의하여 보상될 수 있다.The high magnetoresistance in the air gap can be compensated by a compensation winding which is enclosed in the zone and connected in series with the capacitor as a separate closed circuit.
캐패시터에 의하여 로딩되는 상기와 같은 보상 권선은 음의 자기 저항율 RC=-n2ω2C를 형성한다. 권선 턴 수n 및 캐패시터의 캐패시턴스C의 조정은 공기갭의 양의 자기 저항율 RL=I/Aμ0이 되도록 선택되는데, 여기서Such a compensation winding loaded by a capacitor forms a negative magnetoresistance R C = −n 2 ω 2 C. The adjustment of the number of turns turns n and the capacitance C of the capacitor are selected such that the positive magnetoresistance R L = I / Aμ 0 of the air gap, where
I는 공기갭의 (유효)길이이며,I is the (effective) length of the air gap,
A는 자기 코어의 단면적이며,A is the cross-sectional area of the magnetic core,
μ0은 공기의 투과율이다.μ 0 is the transmission of air.
일반적인 캐패시턴스 값C는 약 1kV의 전압에 대하여 몇 마이크로파라드에서 몇 밀리파라드이다.Typical capacitance value C is from a few microfarads to a few milliparads for a voltage of about 1 kV.
36내지 800kV의 고전압 조정을 가능하게 하기 위한 조건은 전술한 권선중 어느 하나의 적어도 일부가 도체, 내부 반도체, 절연체 및 외부 반도체를 포함하는 고전압 케이블로 만들어져야 한다는 것이다. 따라서, 변압기/리액터는 소위 "건식" 타입이 된다. 상기와 같이 설계된 고전압 케이블의 이용에 의하여 케이블 절연체 내부에 전기장을 "포획"하는 것이 가능하다. 이는 고전압을 위해 유도 제어 전압 조정기를 설계할 수 있음을 의미한다.The condition for enabling high voltage regulation of 36 to 800 kV is that at least part of any of the foregoing windings must be made of a high voltage cable comprising a conductor, an internal semiconductor, an insulator and an external semiconductor. Thus, the transformer / reactor is of the so-called "dry" type. By using a high voltage cable designed as above, it is possible to "capture" the electric field inside the cable insulator. This means that inductively controlled voltage regulators can be designed for high voltages.
추가의 장점은 케이블이 구부러질 때에도 상기 층이 서로 접착되도록 배치된다는 것이다. 이에 의하여 케이블 전체 수명 중에 층사이에 양호한 접촉을 유지할 수 있다.A further advantage is that the layers are arranged to adhere to each other even when the cable is bent. This makes it possible to maintain good contact between layers during the entire cable life.
다른 이용 역시 본 발명의 범위 내에 있음이 당업자에게 자명하다. 따라서, 예를 들어 본 발명을 단상 유도 제어 전압 조정기에 적용하는 것이 가능하다. 또한 온 로드 탭 전환기 디바이스, 즉 변압기에 통합된 단상 유도 제어 전압 조정기를 구현하는 것이 가능하다. 또한, 다상 유도 제어 전압 조정기는 개별 상 제어 및 공통 상 제어에 의하여 이루어질 수 있다.It is apparent to one skilled in the art that other uses are also within the scope of the present invention. Thus, for example, it is possible to apply the present invention to a single phase induction control voltage regulator. It is also possible to implement an on-load tap changer device, i.e., a single phase induction controlled voltage regulator integrated in a transformer. In addition, the multi-phase induction control voltage regulator can be made by individual phase control and common phase control.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 일부 바람직한 실시예를 참조로 설명되며, 그 원리는 동봉된 도면에 도시된다. 동일 부재는 동일 도면 부호를 병기했다. 도 1 및 도 2는 본 발명에서 중요한 부분인 전압 조정기의 일부만을 도시한다.The invention is described with reference to some preferred embodiments, the principles of which are shown in the accompanying drawings. The same member denoted the same reference number. 1 and 2 show only a part of the voltage regulator which is an important part of the present invention.
도 1은 코어 자속 경로 또는 레그(2)의 변압기 코어(1)를 도시하며, 코어의 절반은 두 개의 브랜치(2A, 2B)로 분할된다. 고전압 권선(3)은 외부 위치에서 레그(2)의 분할되지 않은 절반부를 감싸며, 그 내부에서 저전압 권선의 제 1부분(15A)이 레그(2) 주위에 감긴다. 권선은 단면도로 도시된다. 저전압 권선의 제 1부분(15A)은 대부분의 권선 턴을 포함하며 저전압 권선의 제 2부분(15B)과 직렬로 연결된다. 약간의 권선 턴을 가진 제 2부분(15B)은 레그 브랜치중 하나(2B)를 감싼다.1 shows a transformer core 1 of a core flux path or leg 2, with half of the core divided into two branches 2A, 2B. The high voltage winding 3 surrounds the undivided half of the leg 2 at an external position, in which the first portion 15A of the low voltage winding is wound around the leg 2. The winding is shown in cross section. The first portion 15A of the low voltage winding includes most of the winding turns and is connected in series with the second portion 15B of the low voltage winding. The second part 15B with a slight winding turn surrounds one of the leg branches 2B.
변압기의 전압 조정은 상이한 코어 레그 브랜치(2A, 2B)의 자기 저항율을 제어함으로써 변압기 권선에서 자속Φ결합을 변경하는 원리에 기초한다. 이를 위하여, 하나 또는 두 개의 코어 레그 브랜치는 투자율이 제어 수단에 의하여 증가 및/또는 감소되는 영역(4)을 포함할 수 있다.The voltage regulation of the transformer is based on the principle of changing the magnetic flux Φ coupling in the transformer windings by controlling the magnetic resistivity of the different core leg branches 2A, 2B. To this end, one or two core leg branches may comprise an area 4 in which the permeability is increased and / or decreased by the control means.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는데, 여기서 변압기 코어(1)의 레그(2)는 고전압 권선(3) 및 저전압 권선의 (메인) 제 1부분(15A)에 의하여 감싸인다. 즉 상부에서 레그는 두 개의 브랜치(2A, 2B)로 분할된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 저전압 권선의 제 2부분(15B)은 레그 브랜치(2B) 주위에 감긴다. 이 레그 브랜치(2B)는 자기 로드(4)가 배치된 공기갭(5)을 포함한다. 로드(4)는 이중 화살표(A)로 표시되는 것처럼 공기갭(5)에 대하여 이동가능하다. 자기 로드(4)의 이동은 수동으로 또는 전기 구동 수단에 의하여 적당한 기계적 수단에 의하여 제어될 수 있다. 자기 로드(4)를 이동시킴으로써 저전압 권선의 제 2부분(15B)내의 자속은 제로 내지 최대 코어 브랜치 자속사이에서 변경될 수 있다. 저전압 권선의 제 2부분(15B)의 권선 턴 수는 조정 영역을 한정한다.Figure 2 shows a preferred embodiment of the invention, where the legs 2 of the transformer core 1 are wrapped by the (main) first part 15A of the high voltage winding 3 and the low voltage winding. In other words, the leg is divided into two branches 2A and 2B at the top. In the embodiment shown in FIG. 1, the second portion 15B of the low voltage winding is wound around the leg branch 2B. This leg branch 2B comprises an air gap 5 in which a magnetic rod 4 is arranged. The rod 4 is movable relative to the air gap 5 as indicated by the double arrow A. FIG. The movement of the magnetic rod 4 can be controlled manually or by means of suitable mechanical means by electric drive means. By moving the magnetic rod 4 the magnetic flux in the second portion 15B of the low voltage winding can be varied between zero and maximum core branch magnetic flux. The number of turns of winding of the second portion 15B of the low voltage winding defines a regulating area.
도 2의 점선으로 도시된 바와 같이, 다른 레그 브랜치(2A) 역시 가동 로드(4)를 가진 공기갭(5)을 포함할 수 있다. 두 개의 레그 브랜치(2A, 2B)내에서 상기와 같은 로드(4)를 사용함으로써 코어(1)에서 보다 정밀한 자기 저항율을 조정할 수 있다. 로드(4)의 이동은 결합하여 직접 또는 서로로부터 이루어질 수 있다. 공기갭(5)의 로드(4)의 최초 위치는 상이할 수 있다. 예를 들어 레그 브랜치(2B)의 로드는 공기갭을 완전히 채울 수 있는 반면(도 2에 도시된 바와 같이), 동시에 레그 브랜치(2A)의 로드는 대응하는 공기갭에 대하여 다소 바깥쪽으로 배치될 수 있다.As shown by the dashed line in FIG. 2, the other leg branch 2A may also include an air gap 5 with a movable rod 4. By using such a rod 4 in the two leg branches 2A, 2B, a more precise magnetoresistance in the core 1 can be adjusted. The movement of the rods 4 can be combined directly or from each other. The initial position of the rod 4 of the air gap 5 may be different. For example, the rod of leg branch 2B can completely fill the air gap (as shown in FIG. 2), while at the same time the rod of leg branch 2A can be placed somewhat outward with respect to the corresponding air gap. have.
본 발명의 다른 실시예는 도 3에 도시되며, 여기서 기계적인 로드 및 공기갭은 외부 자장으로 대체된다. 상기와 같은 외부 자장은 별도의 자기 코어(9)에 의하여 얻어지는데, 상기 자기 코어의 축은 레그 브랜치(2B) 축에 대하여 횡방향으로 배치된다. 자기 코어(9)는 미리 자화된 섹션 또는 바람직하게 조정기 권선(6)에 의하여 감싸인 코어일 수 있다. 조정기 권선(6) 및/또는 별도 자기 코어(9)에 의하여 발생된 외부 자장은 조정기 권선(6)에 공급된 제어 전압에 따라 레그 브랜치를 통한 자속을 다소 방해한다. 제어 전압은 조정될 전압과 동상인 AC-전압 또는 바람직하게 DC-전압일 수 있다. 변압기 또는 리액터의 동일한 유도 제어 전압은 도 1 및 2에 도시된 것처럼 이 실시예에 의하여 얻어진다.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 3, where the mechanical rod and air gap are replaced by an external magnetic field. Such external magnetic field is obtained by a separate magnetic core 9, the axis of which is arranged transverse to the axis of the leg branch 2B. The magnetic core 9 may be a premagnetized section or a core preferably wrapped by the regulator winding 6. The external magnetic field generated by the regulator winding 6 and / or the separate magnetic core 9 somewhat interferes with the magnetic flux through the leg branch depending on the control voltage supplied to the regulator winding 6. The control voltage may be an AC voltage or preferably a DC voltage in phase with the voltage to be adjusted. The same induction control voltage of the transformer or reactor is obtained by this embodiment as shown in Figs.
도 2에 도시된 바와 같이, 보상 권선(7)은 변압기 코어(1)의 자속 경로 또는 레그(2) 주위에 감긴다. 보상 권선(7)은 캐패시터 수단(8)을 포함하는 폐쇄 회로를 형성한다.As shown in FIG. 2, the compensating winding 7 is wound around the flux path or leg 2 of the transformer core 1. The compensation winding 7 forms a closed circuit comprising a capacitor means 8.
설명되는 보상 회로는 도 3에 도시된 실시예에서 구현될 수 있다.The compensation circuit described may be implemented in the embodiment shown in FIG. 3.
고전압(즉, 약 36 내지 800kV) 조정을 가능하게 하기 위하여, 적어도 하나의 권선(3, 6, 7, 15A, 15B) 또는 이들의 일부가 예를 들어 도 4에 도시된 형태로 고전압 케이블(61)을 이용하여 감긴다.In order to enable high voltage (i.e., about 36 to 800 kV) adjustment, at least one winding 3, 6, 7, 15A, 15B, or a portion thereof, is, for example, a high voltage cable 61 in the form shown in FIG. Wound using).
본 발명에 사용되는 케이블은 가요성이며 WO 97/45919 및 WO 97/45847에 상세히 개시되어 있는 종료의 것이다. 관련된 케이블에 대한 추가 설명은 WO 97/45918, WO 97/45930 및 WO 97/45931에 개시되어 있다.The cables used in the present invention are flexible and of the end described in detail in WO 97/45919 and WO 97/45847. Further description of the cables involved is disclosed in WO 97/45918, WO 97/45930 and WO 97/45931.
따라서, 본 발명에 따른 장치의 권선은 바람직하게 XLPE-케이블 또는 EPR 절연 케이블과 같은 전력 분배에 이용되는 타입의 고체 압출성형 절연체를 가진 케이블에 대응하는 형태이다. 상기와 같은 케이블은 하나 이상의 스트랜드로 구성된 내부 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도체층, 상기 제 1내부 반도체층을 감싸는 고체 절연층 및 상기 절연층을 감싸는 외부 반도체층을 포함한다. 상기와 같은 케이블은 가요성이며, 이러한 성질은 중요한데, 왜냐하면 본 발명에 따른 장치에 대한 기술은 권선이 조립 중에 구부러지는 케이블로 형성되는 권선 시스템을 기초로 하기 때문이다. XLPE-케이블의 가요성은 30mm의 직경을 가진 케이블에 대하여 약 20cm의 곡률 반경에 대응하며, 80mm의 직경을 가진 케이블에 대하여 약 65cm의 곡률 반경에 대응한다. 본 출원에서, 용어 "가요성"은 케이블 직경의 약 4배, 바람직하게는 케이블 직경의 8 내지 12배의 곡률 반경으로 잘 구부러지기 쉬운 성질을 나타내기 위하여 이용된다.Thus, the winding of the device according to the invention is preferably of a type corresponding to a cable with a solid extrusion insulator of the type used for power distribution, such as XLPE cables or EPR insulated cables. The cable includes an inner conductor composed of one or more strands, an inner semiconductor layer surrounding the conductor, a solid insulating layer surrounding the first inner semiconductor layer, and an outer semiconductor layer surrounding the insulating layer. Such a cable is flexible and this property is important because the technique for the device according to the invention is based on a winding system in which the winding is formed of a cable which bends during assembly. The flexibility of the XLPE cable corresponds to a radius of curvature of about 20 cm for a cable with a diameter of 30 mm and to a radius of curvature of about 65 cm for a cable with a diameter of 80 mm. In the present application, the term “flexible” is used to exhibit a property that is liable to bend well with a radius of curvature of about 4 times the cable diameter, preferably 8 to 12 times the cable diameter.
권선은 구부러질 때 그리고 동작 중에 열적 또는 기계적 스트레스를 받을 때에도 그 성질을 유지하여야 한다. 이러한 관계에 있어서 층들이 서로 접착성을 유지하는 것은 중요하다. 이 층들의 기계적 성질, 특히 신축성 및 열확장 상대계수는 중요하다. 예를 들어, XLPE-케이블에서, 절연층은 가교된 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되며, 반도체층은 매연 및 금속 입자가 혼합된 폴리에틸렌으로 구성된다. 온도 변동에 의한 부피 변화는 케이블 반경 변화로 완전히 흡수되며, 이들 물질의 신축성에 대한 층의 열확장 계수사이의 비교적 작은 차이 때문에, 층사이의 접착성이 손실되지 않고 반경방향 팽창이 이루어질 수 있다.The windings must retain their properties when they are bent and under thermal or mechanical stress during operation. In this relationship it is important for the layers to maintain adhesion to each other. The mechanical properties of these layers, in particular elasticity and thermal expansion relative coefficients, are important. For example, in XLPE-cables, the insulating layer consists of crosslinked low density polyethylene and the semiconductor layer consists of polyethylene mixed with soot and metal particles. Volume changes due to temperature fluctuations are fully absorbed by cable radius changes, and due to the relatively small difference between the thermal expansion coefficients of the layers with respect to the elasticity of these materials, radial expansion can be achieved without loss of adhesion between the layers.
전술한 물질 화합물은 단지 예일 뿐이다. 상기 조건을 만족하는 다른 화합물 및 기본적으로 10-1-106ohm-cm, 예를 들어 1-500 ohm-cm 또는 10-200 ohm-cm내의 저항을 가진 반도체 조건을 만족하는 다른 화합물은 본 발명의 범위 내에 들어간다.The foregoing material compounds are merely examples. Other compounds that meet the above conditions and other compounds that satisfy semiconductor conditions that basically have a resistance within 10 -1 -10 6 ohm-cm, for example 1-500 ohm-cm or 10-200 ohm-cm It falls within the range of.
절연층은 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리브틸렌(PB), 폴리메틸 펜텐("TPX")과 같은 고체 열가소성 물질, 가교된 폴리에틸렌(XLPE)과 같은 가교 물질 또는 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 또는 실리콘 고무와 같은 고무로 이루어질 수 있다.Insulation layers are for example solid thermoplastics such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polybutylene (PB), polymethyl pentene ("TPX"), crosslinked polyethylene (XLPE) Cross-linked material such as) or rubber such as ethylene propylene rubber (EPR) or silicone rubber.
내부 및 외부(제 1 및 제 2)반도체층은 동일한 기본 물질로 이루어질 수 있지만 매연 또는 금속 분말이 혼합된 도전체 입자로 구성될 수 있다.The inner and outer (first and second) semiconductor layers may be made of the same base material but may be composed of conductive particles in which soot or metal powder is mixed.
이들 물질의 기계적 성질, 특히 열 팽창 계수는 매연 또는 금속 분말이 혼합되었는 여부(적어도 본 발명에 따른 도전성을 얻는데 필요한 비율에서)에 의하여 상대적으로 영향을 적게 받는다. 따라서 절연층 및 반도체층은 유사한 열팽창 계수를 가진다.The mechanical properties of these materials, in particular the coefficient of thermal expansion, are relatively less affected by the presence of soot or metal powder (at least in proportions necessary to achieve conductivity according to the invention). Thus, the insulating layer and the semiconductor layer have similar coefficients of thermal expansion.
에틸렌-비닐-아세테이트 공중합체/니트라이드 고무(EVA/NBR), 브틸 그라프트 폴리에틸렌, 에틸렌-브틸-아크릴레이트 공중합체(EBA) 및 에틸렌-에틸-아크릴레이트 공중합체(EEA)는 또한 반도체층에 적합한 중합체를 구성한다.Ethylene-vinyl-acetate copolymer / nitride rubber (EVA / NBR), butyl graft polyethylene, ethylene-butyl-acrylate copolymer (EBA) and ethylene-ethyl-acrylate copolymer (EEA) are also incorporated into the semiconductor layer. Constitute a suitable polymer.
상이한 종류의 물질이 여러 층의 베이스로서 이용되더라도, 이들의 열팽창 계수는 동일한 것이 바람직하다. 이는 상기 리스트된 물질 조합된 경우이다.Although different kinds of materials are used as the base of the various layers, their coefficient of thermal expansion is preferably the same. This is the case with the substances listed above.
상기 리스트된 물질은 상대적으로 우수한 수축력, E〈500 MPa, 바람직하게 E〈200MPa의 E-modulus를 가진다. 수축력은 층내의 물질에 대한 열팽창 계수사이의 최소 차이가 반경방향의 수축력으로 흡수되기에 충분하여 크랙이 발생되지 않거나 어떠한 손상도 발생되지 않도록 하며, 그리고 층이 서로 분리되지 않도록 한다. 층내의 물질은 탄성을 가지며, 층사이의 접착력은 최소한 물질의 가장 약한 부분에서 동일한 크기를 가져야 한다.The above listed materials have a relatively good shrinking force, E-modulus of E <500 MPa, preferably E <200 MPa. The shrinking force is such that the minimum difference between the coefficients of thermal expansion for the material in the layer is sufficient to be absorbed by the radial shrinking force so that no cracking or any damage occurs and the layers do not separate from each other. The material in the layers is elastic and the adhesion between the layers should be at least the same size at the weakest part of the material.
두 반도체층의 도전성은 각각의 층을 따른 전위가 동일하게 되기에 충분하다. 외부 반도체층의 도전성은 케이블내의 전기장을 감쌀 만큼 충분히 높지만 층의 길이 방향으로 유도되는 전류에 의해 손실이 발생되지 않을 만큼 충분히 낮아야 한다.The conductivity of the two semiconductor layers is sufficient for the potential along each layer to be the same. The conductivity of the outer semiconductor layer should be high enough to cover the electric field in the cable but low enough so that no losses are caused by the current induced in the longitudinal direction of the layer.
따라서, 각각의 두 반도체층은 하나의 등전위 표면을 구성하며 이들 층은 이들 사이의 전기장을 감싼다.Thus, each of the two semiconductor layers constitutes one equipotential surface and these layers surround the electric field between them.
물론, 하나 이상의 추가 반도체층이 절연층에 배치되는 것도 가능하다.Of course, it is also possible for one or more additional semiconductor layers to be arranged in the insulating layer.
상기와 같은 고전압 게이블(61)은 하나 이상의 전기 도체(631)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 케이블 실시예는 절연체를 포함하며, 도체(631)는 반도체 성질을 가진 제 1층(632)과 직접 연결된다. 제 1층(632)은 고체 절연층(633)에 의하여 감싸이며, 상기 절연층은 반도체 성질을 가진 제 2층(634)에 의하여 감싸인다.The high voltage gable 61 as described above may include one or more electrical conductors 631. The cable embodiment shown in FIG. 4 includes an insulator, and the conductor 631 is directly connected with the first layer 632 having semiconductor properties. The first layer 632 is wrapped by the solid insulating layer 633, and the insulating layer is wrapped by the second layer 634 having semiconductor properties.
케이블에 대한 본 발명의 상세 내용을 도시하는 도 4에서, 3개의 층(632, 633, 634)은 케이블이 구부러질 때에도 서로 접착하도록 배열된다. 도시된 케이블은 가요성이며, 이러한 성질은 전체 케이블 수명 중에 유지된다.In FIG. 4, which shows the details of the present invention for the cable, the three layers 632, 633, 634 are arranged to adhere to each other even when the cable is bent. The cable shown is flexible and this property is maintained for the entire cable life.
바람직하게, 층(632, 633, 634)은 동일한 플라스틱 물질 또는 동일 팽창 계수를 가진 물질로 만들어진다. 이에 의하여, 중요한 장점을 얻을 수 있는데, 이는 권선의 열적 변동시 결함, 크랙 등이 방지될 수 있다는 것이다. 제 1 및 제 2층(632, 634)의 플라스틱 물질에는 전기 도전성 물질이 첨가된다.Preferably, layers 632, 633, 634 are made of the same plastic material or materials with the same coefficient of expansion. Thereby, an important advantage can be obtained, which is that defects, cracks and the like in the thermal fluctuation of the winding can be prevented. An electrically conductive material is added to the plastic material of the first and second layers 632 and 634.
본 발명이 단상으로서 도면에 도시된 변압기 또는 리액터를 참조로 설명되었지만, 다상 변압기 및 유사한 장치, 예를 들어 자동 변압기 및 부스터 변압기에 적용될 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the transformer or reactor shown in the figures as a single phase, it can be applied to polyphase transformers and similar devices, such as automatic transformers and booster transformers.
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